Celebración de agujeros negros descubiertos en la telaraña galáctica

Ilustración de agujero negro. Crédito: Aurore Simonnet y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA

• Para buscar agujeros negros alrededor de la galaxia “Spiderweb”, los astrónomos han observado durante más de 8 días[{” attribute=””>NASA’s Chandra X-ray Observatory.
• Chandra revealed 14 actively growing supermassive black holes — a much higher rate than other similar samples.
• The difference may be caused by collisions between galaxies in the forming cluster or by an excess of colder gas.
• The “Spiderweb” gets its nickname from its appearance in some optical light images.

Credit: X-ray: NASA/CXC/INAF/P. Tozzi et al; Optical (Subaru): NAOJ/NINS; Optical (HST): NASA/STScI

Often, a spiderweb conjures the idea of captured prey soon to be consumed by a waiting predator. In the case of the “Spiderweb” protocluster, however, objects that lie within a giant cosmic web are feasting and growing, according to data from NASA’s Chandra X-ray Observatory.

The Spiderweb galaxy, officially known as J1140-2629, gets its nickname from its web-like appearance in some optical light images. This likeness can be seen in the inset box where data from NASA’s Hubble Space Telescope shows galaxies in orange, white, and blue, and data from Chandra is in purple. Located about 10.6 billion light years from Earth, the Spiderweb galaxy is at the center of a protocluster, a growing collection of galaxies and gas that will eventually evolve into a galaxy cluster.

Para buscar los agujeros negros en crecimiento en el grupo de arañas protozoarias, un equipo de investigadores lo observó durante más de ocho días con Chandra. En el panel principal de este gráfico, una imagen compuesta de la matriz Spiderweb elemental muestra los rayos X de rayos X descubiertos por Chandra (también en púrpura) combinados con datos ópticos del Telescopio Subaru en Mauna Kea en Hawai (rojo, verde y blanco). La imagen grande tiene 11,3 millones de años luz de diámetro.

14 fuentes descubiertas por Chandra. Crédito: Rayos X: NASA/CXC/INAF/P. Tozzi y otros Óptica (Subaru): NAOJ/NINS; Óptica (HST): NASA/STSCI

La mayoría de las “manchas” en la imagen óptica son galaxias en el protocúmulo, incluidas 14 descubiertas en la nueva imagen profunda de Chandra. Estas fuentes de rayos X revelan la presencia de materia que cae hacia agujeros negros supermasivos que contienen cientos de millones de veces la masa del Sol. El cúmulo de proto-web existe en una era del universo a la que los astrónomos se refieren como el “mediodía cósmico”. Los científicos descubrieron que durante este tiempo, unos 3 mil millones de años después del Big Bang, los agujeros negros y las galaxias estaban experimentando un crecimiento explosivo.

La Telaraña parece exceder los elevados estándares de este período activo en el universo. Las 14 fuentes descubiertas por Chandra (encerradas en un círculo en la imagen a continuación) indican que alrededor del 25% de las galaxias masivas contienen agujeros negros en crecimiento activo. Esto es entre veinticinco veces más alto que la fracción encontrada en otras galaxias de edad y rango de masa aproximadamente similares.

14 fuentes descubiertas por Chandra. Crédito: Rayos X: NASA/CXC/INAF/P. Tozzi y otros Óptica (Subaru): NAOJ/NINS; Óptica (HST): NASA/STSCI

Estos resultados indican que algunos factores ambientales son responsables de la gran cantidad de agujeros negros de rápido crecimiento en el protocúmulo de la telaraña. Una razón puede ser que la alta tasa de colisiones e interacciones entre galaxias arrastra el gas hacia los agujeros negros en el centro de cada galaxia, liberando grandes cantidades de material para el consumo. Otra explicación es que el proto-cúmulo todavía contiene grandes cantidades de gas frío que es fácilmente consumido por un[{” attribute=””>black hole than hot gas (this cold gas would be heated as the protocluster evolves into a galaxy cluster).

Close up. Credit: X-ray: NASA/CXC/INAF/P. Tozzi et al; Optical (Subaru): NAOJ/NINS; Optical (HST): NASA/STScI

A detailed study of Hubble data may provide important clues about the reasons for the large number of rapidly growing black holes in the Spiderweb protocluster. Extending this work to other protoclusters would also require the sharp X-ray vision of Chandra.

Un artículo que describe estos hallazgos ha sido aceptado para su publicación en la revista Astronomía y astrofísica. El primer autor es Paolo Tozzi del Instituto Nacional de Astrofísica en Artre, Italia.

Referencia: “700 ks Chandra Spiderweb Field I: Evidencia de actividad nuclear extensa en el grupo primario” Por P. Tozzi, L. Pintericci, R. Gilli, M. Pannella, F. Fiore, G. Miley, M. Nonino, HJA Rottgering, V. Strazzullo, C. Anderson, S. Borgani, A. Calabro’, C. Carilli, H. Dannerbauer, L. Di Mascolo, C. Feruglio, R. Gobat, S. Jin, A. Liu, T. Mroczkowski Norman, E.; plomada, b. Rosatti y A. Saroo, aceptado, Astronomía y astrofísica.
arXiv: 2203.02208

El Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsonian controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.